2024届江西省江西师大附中等名校教研联盟高三下学期2月开学考试物理试题（解析版）

这是一份2024届江西省江西师大附中等名校教研联盟高三下学期2月开学考试物理试题（解析版），共23页。

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 我国玲龙一号（ACP100）是全球首个陆上商用模块化小型核反应堆，被称为“核能移动充电宝”，可以作为我国将来的核动力航母的动力和电能来源。下列说法正确的是（ ）
A. 玲龙一号核反应堆的核燃料是取自海水中的氘
B. 玲龙一号原理是利用轻核的聚变释放核能
C. 玲龙一号是利用重核裂变释放的核能来发电
D. 玲龙一号是利用比结合能大核变成比结合能小的核来获得核能
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．玲龙一号是利用重核的裂变释放的核能来发电，用中子轰击铀核裂变成中等质量的核，同时放出几个中子，故AB错误，C正确；
D．中等质量的核比结合能最大，则玲龙一号是利用比结合能小的核变成比结合能大的核来获得核能，故D错误。
故选C。
2. 2023年11月16日发表在《科学进展》杂志上的文章显示我国高海拔宇宙线观测站“拉索”精确测量了迄今最亮的伽马射线暴GRB221009A的高能辐射能谱，揭示了宇宙背景光在红外波段的强度低于预期，开启了新物理探索之门。“拉索”记录到史上最亮的伽马射线暴GRB221009A产生的光子，其最高能量达（万亿电子伏特）。已知普朗克常量，下列说法正确的是（ ）
A. 射线在真空中的传播速度小于光速
B. 红外线的波长比射线短
C. 的光子能量约为
D. 的光子频率约为
【答案】D
【解析】
【详解】A．射线是电磁波，在真空中的传播速度等于光速，故A错误；
B．红外线的波长比射线长，故B错误；
C．根据换算可得
故C错误；
D．根据
可得频率为
故D正确。
故选D。
3. 2023年10月28日，中国科学院院士褚君浩展示了利用特殊材料实现的下半身“隐身”，其原理是柱镜光栅：由一排排微小圆柱状凸透镜排列组成柱镜光栅，每一根柱状凸透镜把背后的物体压缩成一个细条，透镜数量足够多时，物体被分解成无数个相同的细条，让人仿佛看不见了，从而在视觉上达到“隐身”效果。褚君浩院士还展示了其他的隐身方式：当使用高硼硅玻璃材质的物体在与之折射率相同的甘油中运动时，也能实现隐身效果。下列说法正确的是（ ）
A. 院士的腿隐身利用的原理是光的折射成像
B. 使柱镜与褚君浩院士的腿垂直时才能让腿“隐身”
C. 如果薄膜做成紧贴院士腿的隐身衣也能实现“隐身”
D. 高硼硅玻璃材质的物体在甘油中隐身利用的是光的全反射
【答案】A
【解析】
【详解】A．院士的腿隐身的原理是柱镜通过折射成缩小实像，故A正确；
BC．根据光的折射原理，物体与圆柱较远且平行时才能成与圆柱平行的缩小的细条像，故BC错误；
D．折射率相同的透明物体放在一起，光通过界面不折射也不反射，直线前进，好像不存在界面一样，达到隐身目的，不是利用光的全反射，故D错误。
故选A。
4. 2023年11月23日，空军“双20”编队接运在韩志愿军烈士遗骸回家，机场安排最高礼仪“过水门”为英雄接风洗尘，向英烈致以最崇高的敬意。如图，相距L的两辆消防车以45°角斜向上喷出水柱，两水柱在距离地面高度为h的最高点相接形成水门，水柱射出时初速度为，重力加速度为g，不考虑风力及其他阻力，下列说法正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB．运用逆向思维，从最高点到最低点相当于平抛运动速度的偏转角为，则根据平抛运动水平方向的分运动为匀速直线运动和竖直方向的分运动为自由落体运动可得
，
速度偏向角的正切值
联立解得
故AB错误；
CD．运用逆向思维，可得
解得
竖直方向由速度与位移的关系可得
而
解得
故C错误，D正确。
故选D。
5. 如图，真空中有三个点电荷固定在同一直线上，电荷量分别为和点和三个点电荷连线与点电荷所在直线的夹角分别为、和。若位于点的某负点电荷在这三个电荷的静电力作用下平衡，，则三个点电荷的电荷量可能为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB．负点电荷在点能平衡，说明这三个电荷在点合场强为零，若三个点电荷均为正或均为负，则根据电场强度的叠加法则可知，点的场强不可能为零，故AB错误；
CD．设间的距离为，则根据几何关系可得
，，
若在点产生的合场强为零，则产生的电场应与产生的合电场大小相等、方向相反，则为同种电荷，与电性不同，根据矢量三角形与几何三角形相似，如图所示
则由
可得数值大小关系
故C正确，D错误。
故选C。
6. 2023年的诺贝尔物理学奖授予“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”的三位科学家。1阿秒（as）为秒，阿秒激光的脉冲持续时间在阿秒量级，因而能用于观测和控制原子、分子和固体中电子的超快动态过程。阿秒激光的产生过程主要依赖于高次谐波生成（HHG）技术，在强激光场的作用下，气体原子的电子可吸收多个光子的能量跃迁到高能级，回到低能级时可发射频率为原始激光频率整数倍的高能光子。已知氢原子半径约，下列说法正确的是（ ）
A. 在1as时间内，光传播，相当于约3个紧紧排在一起氢原子长度
B. 若一个电子在强激光的照射下能吸收200个频率为的光子跃迁到高能级，回到低能级时可能发出一个频率为的光子
C. 电子绕氢原子核旋转一周所用的时间约为
D. 一个脉冲宽度为、波长为的激光脉冲包含3个完整波长
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据题意，在1as时间内，光传播
氢原子半径约，三个氢原子直径总长为
，
故A错误；
B．强激光场光子密度大，一个电子可吸收几百光子的能量跃迁到较高能级，与原子作用会产生数倍于驱动激光光子能量的高能光子，故B正确；
C．1as的时间不够光绕氢原子的“赤道”跑一圈，电子速度小于光速，所以不能绕一周，据
可求得氢原子中电子绕核旋转一周的时间约为，故C错误；
D．对脉冲宽度的激光有
可知只包含波长为的激光脉冲的1个完整波长，故D错误。
故选B。
7. 图甲是我国自主研发的载人深海探测器“奋斗者号”，已安全下潜，坐底马里亚纳海沟最深处，标志着中国的深海探测达到世界顶尖水平。已知质量分布均匀的球壳对内部物体引力为零，若将地球看成质量均匀的球体，地球半径，忽略地球自转，设海水在各处的密度均为，海面上压一个标准大气压，不计水的阻力，下列说法错误的是（ ）
A. 水下处的重力加速度等于地面上重力加速度的倍
B. 奋斗者号探测器外壳在万米深海处承受约1001倍的标准大气压
C. 因重力加速度随深度变化，奋斗者号在排水完毕加速上浮阶段，探测器的加速度随深度变化关系如图乙
D. 因重力加速度随深度变化，奋斗者号在储水完毕加速下沉阶段，探测器的加速度随深度的增加均匀减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．水下深处的万有引力等于以地心为球心，以为半径的小球体对物体的引力，设地球的平均密度为，则有
，
可得
在以半径为（）的球面上由万有引力等于该处重力有
解得
在地面上有
由此可得
故A正确，不符合题意；
B．深海处，重力加速度略微减小，忽略重力加速度随水深的变化，取，水下10000米深处的压强
故B正确，不符合题意；
C．因重力加速度随水深变化，奋斗者号受到合外力
解得
而水下任意深度的重力加速度
整理可得
其中为常量，图为倾斜向下的直线，上浮过程减小，加速度增大，故C错误，符合题意；
D．因重力加速度随水深变化，下沉过程合外力
解得
式中为常数，可知奋斗者号在储水完毕加速下沉阶段，探测器的加速度随深度的增加均匀减小，故D正确。不符合题意。
故选C。
8. 2023年11月16日，中国北斗系统正式加入国际民航组织标准，成为全球民航通用的卫星导航系统。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星等组成。将地球看成质量均匀的球体，若地球半径与同步卫星的轨道半径之比为k，下列说法正确的是（ ）
A. 倾斜地球同步轨道卫星有可能每天同一时刻在北京的正上方
B. 地球静止轨道卫星有可能总在北京正上方与我们相对静止
C. 地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为
D. 地球北极重力加速度大小与赤道的重力加速度大小之比为
【答案】AC
【解析】
【详解】A．倾斜地球同步轨道卫星周期仍然是24小时，但轨道与赤道平面有夹角，如果某时刻在北京正上方，则24小时后就又在北京正上方，故A正确；
B．地球静止轨道卫星只可能在赤道的正上方，不可能在北京正上方，故B错误；
CD．根据题意，由万有引力提供向心力有
在地球北极有
在赤道上有
联立可得
则地球赤道重力加速度大小与北极的重力加速度大小之比为，故C正确，D错误。
故选AC。
9. 如图，把秋千简化为如图模型，四根完全相同的杆支撑轻质水平横梁，固定在地面上。秋千两侧各用一根等长的轻绳系于横梁下，人和座椅总质量为，人和座椅整体的重心与横梁的距离为，重力加速度为，若秋千前后摆起的最大角度为，关于每根绳子拉力的最小值和四根杆对横梁的作用力的最大值，下列正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．秋千摆到最高点时向心力为零，此时每根绳子拉力最小为，此时每根杆受到压力最小为，人和座椅整体受向心力
解得
故A错误，B正确；
CD．秋千摆到最低点时每根绳子拉力大为，最低点，人和座椅整体受向心力
从最高点到最低点，据动能定理
轻质横梁合力为零，所以
得
故C正确，D错误。
故选BC。
10. 如图所示，平面（纸面）第一象限内有足够长且宽度均为、边界均平行轴的区域Ⅰ和Ⅱ，其中区域Ⅰ存在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，区域Ⅱ存在磁感应强度大小、方向垂直纸面向外的匀强磁场，区域Ⅱ的下边界与轴重合。位于处的离子源能释放出质量为、电荷量为、速度方向与轴夹角为的正离子束，沿纸面射向磁场区域。不计离子的重力及离子间的相互作用，并忽略磁场的边界效应。下列说法正确的是（ ）
A. 速度大小为的离子不能进入区域Ⅱ
B. 速度大小为的离子在磁场中的运动时间为
C. 恰能到达轴的离子速度大小为
D. 恰能到达轴的离子速度大小为
【答案】ABC
【解析】
【详解】AB．当离子不进入磁场Ⅱ速度最大时，轨迹与边界相切，如图1
则由几何关系
解得
根据
解得
在磁场中运动的周期
所有速度小于离子都未进入Ⅱ区，速度偏转角都为，运动时间都为
故AB正确；
CD．，且磁场Ⅱ方向向外，则离子进磁场Ⅱ后顺时针偏转，离子恰到轴时速度与轴平行，如图2
取水平向右为正方向，全过程在水平方向由动量定理有
解得
故C正确，D错误。
故选ABC。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 2023年9月21日，神舟十六号博士乘组在天宫空间站微重力环境演示两球碰撞实验，验证碰撞过程中动量是否守恒，初状态静止的小钢球质量，大钢球质量为，半径为，朱杨柱老师将大球以一定的初速度向右投向静止的小球，碰撞过程近似看成正碰，图中十字交叉线的为碰前相邻2帧记录的大球球心的水平位置，为小球的球心初始位置，为碰后相邻2帧记录的大球球心的水平位置，为碰后记录的相邻2帧小球球心的水平位置，与同时刻，与同时刻，这一次碰撞比较接近正碰。
（1）还必须要测量以下_________数据。
A. 的长度
B. 的长度
C. 的长度
（2）如果动量守恒，应该满足关系式_________。（用已知和测得长度，如“”的字母写表达式）
（3）请说明根据你的测量结果，得出实验结论：_________。
（4）分析可能的误差主要来源：_________（回答一条即可）。
【答案】（1）B （2）（或者写成
（3）实验测得，在误差允许的范围内，认为此过程系统水平方向动量守恒
（4）见解析
【解析】
【小问1详解】
设相邻2帧时间为，则大球碰前速度
碰后
小球碰后速度
若动量守恒，则应满足
可得
故选B。
【小问2详解】
根据（1）中分析可知，如果动量守恒，应该满足关系式
【小问3详解】
用刻度尺测量的长度，发现
说明在误差允许的范围内，认为此过程系统动量守恒。
【小问4详解】
记录小球球心位置可能不准确是误差的主要来源，比如手持摄像机不稳定，摄像球形变形，视差，小球运动过程摄像是模糊的等都可能导致小球球心位置记录不准确带来测量误差；存在空气阻力，小球开始可能不是严格的静止，可能有极小的速度；记录数据测量误差。
12. 某科技小组设计如图1所示电路测量未知电阻、电源的电动势和内阻，定值电阻，电阻箱。
（1）根据图1中的电路，在图2给出的实物图中画出连线_________。
（2）若只闭合，改变电阻箱阻值，测得多组对应的电压表的值，画出图为倾斜直线。若电压表的内阻非常大，图线与横坐标的交点坐标为，图线与纵坐标的交点坐标为，则电源的电动势等于_________，内阻等于_________。
（3）若同时闭合开关，再改变电阻箱的阻值，测得多组对应电压表的电压值，画出图的倾斜直线与纵坐标的交点坐标为，则_________。由于电压表内阻不是无穷大，的测量值比真实值_________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
【答案】12. 13. ①. 2 ②. 0.2
14. ①. 0.5 ②. 相等
【解析】
【小问1详解】
根据电路图连接实物图如图所示
【小问2详解】
[1][2]若电压表内阻无穷大，据闭合电路欧姆定律有
变形得
所以纵坐标应取；
当时，可知图像的横截距为
由此可得
当时
得纵截距为
解得
【小问3详解】
[1][2]同时闭合，考虑电压表内阻不是无穷大
变形得
可知纵截距为
则
所以
与电压表的内阻无关，电压表的内阻不影响的测量值。
13. 一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内有一段长为的水银柱，如图甲，玻璃管开口斜向上在倾角的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为，此时环境温度为，已知大气压强始终为，重力加速度，设水银柱密度在本题情况中均与标准状况下相同，封闭气体看成理想气体，不计水银与试管壁摩擦。
（1）求此时被封闭气体的压强；
（2）若开口斜向下在倾角的光滑斜面上用外力使其以的加速度加速上滑，且被封闭气体长度仍为，则环境温度要变化多少℃？
【答案】（1）；（2）降低12℃
【解析】
【详解】（1）设在光滑斜面上运动时加速度为，对试管和试管内物体整体，由牛顿第二定律有
解得
方向沿斜面向左下。对水银柱，由牛顿第二定律有
解得
（2）对水银柱，由牛顿第二定律
即有
求得
被封闭气体等容变化
解得
温度降低
14. 如图，灯泡左侧存在水平向右的磁感应强度为的匀强磁场，长为的金属棒绕竖直轴在磁场中以角速度匀速转动，且始终平行于。两个分别以为圆心、半径的光滑金属圆环上下平行水平放置，分别与金属棒上下端接触，理想自耦变压器原线圈串联灯泡由金属棒供电，灯泡的阻值始终为与定值电阻的阻值始终均为。滑动变阻器的全值电阻，在滑片从端滑动到端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，不计圆环、金属棒和导线的电阻，开始位于原副线圈的匝数比为处。
（1）将移动到何处时最大？
（2）求的最大值；
（3）若在第（1）问求得的位置，将触头移动到原副线圈匝数比为多少时，副线圈电路中消耗的功率最大？
【答案】（1）在中间时；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）导体棒线速度大小为
设时刻导体棒相对竖直轴转动的角度为，则
如图1
在时刻导体棒的线速度沿垂直磁场方向的分速度大小
由法拉第电磁感应定律可得
金属棒产生感应电动势的有效值
根据原副线圈两端的电流和电压的比值关系可知，原线圈的“等效电阻”与副线圈的电阻的比值关系为
等效电路如图所示
位于滑动变阻器中间时，负载电阻最大，最大，最大。
（2）位于滑动变阻器中间时
等效电阻
则
（3）原与电阻相等时，负载电阻功率最大，有
即
求得
15. 如图所示，倾斜角为的等腰三角形斜面固定在水平面上，斜面足够长，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦。现将质量分别为的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度。
（1）末，的速度大小分别为多少？
（2）内系统机械能的损失量为多少？
（3）后重新开始计时，给施加一个平行于斜面向右下的力，给施加一个平行于斜面向右上随时间变化的力，则当两物块速度大小相等时，求二者的速度大小。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由于轻质绸带合力为零，则两物块给它的摩擦力大小相等方向相反，都等于绸带的张力。再据牛顿第三定律，得和受到绸带反作用的摩擦力大小也相等。又有
则
二者不可能同时为滑动摩擦力，又有
会加速下滑，设加速度为，据牛顿第二定律
解得
末速度
解得
则受静摩擦力
方向沿斜面向上，带着绸带一起向左加速下滑，设加速度为，据牛顿第二定律
解得
末速度
解得
（2）内向右下滑距离
内绸带随一起向左滑距离
与绸带相对位移
解得
又有
解得
内系统机械能的损失转化为与绸带摩擦生热
所以，内系统机械能的损失
（3）因为
，
所以
两物体所受合外力大小每时每刻都相等，则相同时间内合外力冲量的大小相同，动量的变化量大小相等。对据动量定理
对据动量定理
即
解得